【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 “虛擬樣機(jī) ，在此基礎(chǔ)上與其它模塊集成就可以滿足多方面的仿真要求． 模塊簡(jiǎn)介： ADAMS /View(用 戶界面模塊 )是以用戶為中心的交互式圖形環(huán)境，它將簡(jiǎn)單的圖標(biāo)、菜單、鼠標(biāo)點(diǎn)取操作與交互式圖形建模、仿真計(jì)算、動(dòng)畫顯示等功能完美地集成在一起。其實(shí)體建模的內(nèi)核采用 Parasolid 格式，除提供了豐富的零件幾何圖形庫(kù)外，還提供了完整的約束開(kāi)和力／力矩庫(kù)，支持布爾運(yùn)算，建模工作快速。 ADAMS／ Solver(求解器 )是 ADAMS 系列產(chǎn)品的核心模塊之一，是求解機(jī)械 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的程序。該軟件自動(dòng)形成機(jī)械系統(tǒng)模型的動(dòng)力學(xué)方程，提供課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣 賞 靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的解算結(jié)果。 ADAMS／ Solver 有各種建模和求解選項(xiàng)， 以便精確有效地解決各種問(wèn)題。 ADAMS／ Postprocessor(專用后處理模塊 )具有相當(dāng)強(qiáng)的后處理功能，它可以回放仿真結(jié)果，也可以繪制各種分析曲線。 ADAMS／ Postprocessor 還可以對(duì)仿真分析曲線進(jìn)行一些數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)計(jì)算；可以輸入試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制試驗(yàn)曲線，并同仿真結(jié)果進(jìn)行比較：對(duì)分析結(jié)果曲線圖進(jìn)行各種編輯。 ADAMS／ Animation(高速動(dòng)畫模塊 )是 ADAMS 的一個(gè)集成的可選模塊，該模塊使用戶能借助于增強(qiáng)透視、半透明、彩色編輯及背景透視等方法對(duì)已經(jīng)生成的動(dòng)畫精細(xì)加工，增強(qiáng)動(dòng)力學(xué)仿真分析結(jié)果。 動(dòng)畫顯示的真實(shí)感。 ADAMS／ Hydraulics(液壓系統(tǒng)模塊 )，為了模擬包括液壓回路在內(nèi)的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性能， IDM 公司開(kāi)發(fā) TADAMS／ Hydraulics 模塊。用戶使用該模塊，能夠精確地對(duì)由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng) (如工程機(jī)械、汽車制動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、飛機(jī)起落架等 )進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析。用戶可以在 ADAMSView 中建立液壓系統(tǒng)回路的框架，然后通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)元件如油缸等將其連接到機(jī)械系統(tǒng)模型中，最后選取適當(dāng)?shù)摹⒐δ茏顝?qiáng)的求解器分析整個(gè)系統(tǒng)的性能。 ADAMS／ Flex(柔性模塊 )是 ADAMS 與 Flex 軟件之間進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通訊的接口?？裳芯咳嵝泽w對(duì)機(jī)械系統(tǒng)性能的影響，明顯提高仿真精度。 Flex 是合成柔性體的有效途。 ADAMS／ Flex 支持 ANSYS 和 IDEAS 的中性文件 (Neutral file)格式。通過(guò)柔性體節(jié)點(diǎn)增加適當(dāng)?shù)募s束和力，就可以使柔性體與其它剛體共同形成一個(gè)有機(jī)的 ADAMS 模型。 。 ADAMS／ Linear(系統(tǒng)模態(tài)分析模塊 )可將 ADAMS形成的機(jī)械系統(tǒng)非線性運(yùn)動(dòng)方程線性化，計(jì)算特征值、特征向量和狀態(tài)空間矩陣。 ADAMS／ Car(車輛模塊 )賦予工程師精確建立整套虛擬樣機(jī)的能力，其中包括懸架、傳動(dòng)系、發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、 ABS 系統(tǒng)以及其它復(fù)雜總成。用戶可以在各種不同的道路條件下運(yùn)行 ADAMS／ Car 模型，執(zhí)行駕駛操作，使車輛在試驗(yàn)道路上正常行駛，用戶可以準(zhǔn)確模擬汽車的操縱穩(wěn)定性、乘坐舒適性、安全性及其它各項(xiàng)性能參數(shù)。 此外， ADAMS 還包括 Exchange(接口模塊 )、 Controls(控制模塊 )、 Insight(試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析模塊 )、 Vibration(振動(dòng)分析模塊 )、 Durability(耐用性分析模塊 )Driver(駕駛員模塊 )、 T 拍 (輪胎模塊 )等。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣 賞 ADAMS 建模、仿真的步驟 用 ADAMS 進(jìn)行建模、仿真和分析，一般要遵循以下步驟。如圖 31 所示，各步驟簡(jiǎn)述如下： 圖 31 虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)流程 1．建造模型建模包含三部分工作： (1) 創(chuàng)建零件有兩種途徑：通過(guò) ADAMSⅣ iew 的零件庫(kù)來(lái)創(chuàng)建各種簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)單元 (零件 )：用 ADAMS／ Exchange 引入復(fù)雜的 CAD 形體 (會(huì)影響運(yùn)行速度 )。 (2) 給模型施加約束和運(yùn)動(dòng)。 (3) 給模型施加各種作用力。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣 賞 2．對(duì)樣機(jī)進(jìn)行仿真分析 對(duì)模型進(jìn)行初步仿真，通過(guò)仿真結(jié)果檢驗(yàn)?zāi)Ｐ椭懈鱾€(gè)零件、約束及力是否正確，設(shè)置測(cè)量和仿真輸出。 3．校驗(yàn) 模型 導(dǎo)入實(shí)際實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，與虛擬仿真的結(jié)果進(jìn)行比較。 4．完善模型 可以在模型中加入更復(fù)雜的單元，如在運(yùn)動(dòng)副上加入摩擦，用線性方程或一般方程定義控制系統(tǒng)，加入柔性連接件等等。使模型與真實(shí)系統(tǒng)更加近似。 5．優(yōu)化模型 對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)。 6．建立物理樣機(jī) 根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果建立物理樣機(jī)。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣 賞 第三章 基于 PRO/E 的液壓挖掘機(jī)參數(shù)化建模 本文主要的研究?jī)?nèi)容是液壓挖掘機(jī)工作裝置的參數(shù)化建模。這要求設(shè)計(jì)者不僅要充分掌握產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，而且還能熟練的運(yùn) 用 CAD 軟件進(jìn)行參數(shù)化建模。因此本章首先對(duì)涉及到的理論知識(shí)，如液壓挖掘機(jī)概述、參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)、特征建模技術(shù)方面進(jìn)行闡述，最后對(duì)所用的參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件 PRO/ENGIEER 進(jìn)行簡(jiǎn)明的介紹。 液壓挖掘機(jī)概況 液壓挖掘機(jī) 液壓挖掘機(jī)是在機(jī)械系統(tǒng)傳統(tǒng)挖掘機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種周期作業(yè)的土方機(jī)械，液壓挖掘機(jī)由于在動(dòng)力裝置和工作裝置之間采用容積式液壓傳動(dòng)，靠液體的壓力能進(jìn)行工作。如圖 31 為正在工作的液壓挖掘機(jī)。 圖 31 正在工作的挖掘機(jī) 液壓挖掘機(jī)的組成 單斗液壓挖掘機(jī)的總體結(jié)構(gòu)包括動(dòng) 力裝置、工作裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、行走機(jī)構(gòu)和輔助設(shè)備等，液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 32 所示。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣 賞 圖 32液壓挖掘機(jī)基本組成簡(jiǎn)圖 1一動(dòng)臂； 2一斗桿； 3一鏟斗； 4一連桿機(jī)構(gòu)； 5一動(dòng)臂液壓缸； 6一斗桿液壓缸； 7一鏟斗液壓缸 I一挖掘裝置； 11一回轉(zhuǎn)裝置； 111一行走裝置 工作裝置各運(yùn)動(dòng)部件之間采用銷軸鉸接，以動(dòng)臂油缸來(lái)支撐和改變動(dòng)臂的傾角，通過(guò)動(dòng)臂油缸的伸縮可使動(dòng)臂繞下鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂的升降。斗桿鉸接于動(dòng)臂的上端，由斗桿油缸控制斗桿與動(dòng)臂的相對(duì)角度。當(dāng)斗桿油缸伸縮時(shí)，斗桿可繞 動(dòng)臂上鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。鏟斗與斗桿前端鉸接，并通過(guò)鏟斗油缸伸縮使鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)。為增大鏟斗的轉(zhuǎn)角，通常采用搖臂連桿機(jī)構(gòu)來(lái)和鏟斗聯(lián)結(jié)。對(duì)于反鏟挖掘機(jī)來(lái)說(shuō)，主要用于挖掘停機(jī)面以下的土壤，因此最大挖掘深度和最大挖掘半徑是其主要的作業(yè)尺寸。 液壓挖掘機(jī)的工作循環(huán)過(guò)程 液壓挖掘機(jī)工作循環(huán)過(guò)程的仿真是進(jìn)行液壓挖掘機(jī)虛擬樣機(jī)研究必不可少的一個(gè)過(guò)程。液壓挖掘機(jī)的工作裝置動(dòng)作以及機(jī)身的回轉(zhuǎn)和行走都由液壓傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，原動(dòng)機(jī) (一般使用柴油機(jī) )驅(qū)動(dòng)雙聯(lián)液壓泵，把壓力油分別送到兩組多路換向閥，通過(guò)司機(jī)的操作，將壓力油單獨(dú)或同時(shí)送往液 壓執(zhí)行元件 (液壓馬達(dá)和液壓油缸 )驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) (工作裝置 )工作。 其工作過(guò)程如下： 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣 賞 先下放動(dòng)臂至挖掘位置，然后轉(zhuǎn)動(dòng)斗桿及鏟斗，當(dāng)挖掘至裝滿鏟斗時(shí)，提升動(dòng)臂使鏟斗離開(kāi)土壤，邊提升邊回轉(zhuǎn)至卸載位置，轉(zhuǎn)斗卸出土壤，然后再回轉(zhuǎn)至工作位置開(kāi)始下一次作業(yè)循環(huán)。動(dòng)臂液壓缸主要用于調(diào)整工作裝置的挖掘位置，一般不單獨(dú)直接挖掘土壤；斗桿挖掘可以獲得較大的行程，但挖掘力要小一些。鏟斗挖掘的行程較短，為使鏟斗在轉(zhuǎn)斗挖掘結(jié)束的時(shí)候裝滿鏟斗，需要較大的挖掘力以保證能挖掘較大厚度的土壤，因此挖掘機(jī)的最大挖掘力一般是由鏟斗液壓缸實(shí)現(xiàn)的。 參數(shù)化建模與特征建模 目前， CAD 技術(shù)的基礎(chǔ)理論主要是以 PTC 公司的 Pro/E 為代表的參數(shù)化造型理論和以 SDRC 公司的 I 一 DEAS 為代表的變量化造型理論。這兩種方法都屬于基于約束的實(shí)體造型技術(shù)。 參數(shù)化建模是指在參數(shù)化造型過(guò)程中記錄建模過(guò)程和其中的變量 (也就是捕捉設(shè)計(jì)意圖 )以及用戶執(zhí)行的 CAD/CAM/CAE 功能操作。因此，參數(shù)化建模通過(guò)捕捉模型中的參數(shù)化關(guān)系記錄了設(shè)計(jì)過(guò)程。其本質(zhì)就是設(shè)計(jì)過(guò)程的記錄和回放。 這種記錄過(guò)程與次序有關(guān) (是順序化的 )。同時(shí)，它利用一系列定義好的參數(shù)對(duì)模型進(jìn)行順序計(jì)算。 參數(shù)化建模的優(yōu)勢(shì)在于其速度快。其缺點(diǎn)是用戶必須提供幾何元素的全部尺寸、位置信息，即只有完全定義前一元素，然后才能定義下一個(gè)元素。 基于特征設(shè)計(jì)技術(shù) (feature Based Design Technology)是一種面向產(chǎn)品制造全過(guò)程的描述信息和信息關(guān)系的產(chǎn)品數(shù)字建模方法， PRO/ENGINEER、 I 一 DEAS、MDT、 Solidworks 等都是在一定程度上以參數(shù)化、變量化、特征設(shè)計(jì)為特點(diǎn)的新一代實(shí)體造型軟件產(chǎn)品。特征是一種實(shí)體概念，它不僅包括定義約束和幾何拓?fù)湫畔ⅲ€包括包含規(guī)則和屬性的幾何行為信息。特 征概念使工程師可以使用熟悉的術(shù)語(yǔ)與 CAD 系統(tǒng)進(jìn)行交流。特征造型完成的功能如果用幾何原型布爾運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)可能要復(fù)雜得多。例如，通孔可以用一個(gè)足夠長(zhǎng)的圓柱進(jìn)行布爾差運(yùn)算得到。如果將零件加厚，而這個(gè)圓柱又不夠長(zhǎng)的話，這個(gè)通孔就變成盲孔了。相反，通孔“特征”卻能理解它必須徹底穿透零件這一規(guī)則，不管零件發(fā)生什么變化，它都能作到這一點(diǎn)。此外，特征還可以攜帶供其它有用的屬性信息 (如密度、硬度、熱傳導(dǎo)系數(shù)等 )。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣 賞 參數(shù)化軟件 PRO/ENGIEER 介紹 PRO/ENGIEER 是世界領(lǐng)先的機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化解決方案，專門 用于機(jī)械計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。 PRO/ENGIEER 是一個(gè)適用于產(chǎn)品、模具等產(chǎn)品設(shè)計(jì)并具有基于單一數(shù)據(jù)庫(kù)、參數(shù)化設(shè)計(jì)、行為建模能力、特征造型、全相關(guān)性等特性的 CAD/CAEICAM 軟件系統(tǒng)。 下面簡(jiǎn)單介紹一下 PRO/ENGIEER 參數(shù)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)： 單一數(shù)據(jù)庫(kù)： PRO/ENGIEER 是建立在統(tǒng)一基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)庫(kù)上，不象一些傳統(tǒng)的CAD/CAM 系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)上。所謂單一數(shù)據(jù)庫(kù)，就是工程中的資料全部來(lái)自一個(gè)庫(kù)，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門的。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的任何一處發(fā)生改動(dòng) ，亦可以反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。 行為建模能力：行為建模技術(shù)是從 PRO/ENGIEER2020i 開(kāi)始推廣的新技術(shù)。這種行為建模技術(shù)被業(yè)界作為第五代 CAD 技術(shù)。它通過(guò)把導(dǎo)出值 (比如容積 )包含到參數(shù)特征中，再反過(guò)來(lái)使用它們生成和控制其它模型的幾何圖形。 工程分析能力： Pro/MECHANI 是 PRO/ENGIEER 的一個(gè)比較獨(dú)立的模塊，是專門的工程分析模塊。它既可以和 PRO/ENGIEER 在一起使用，又可以獨(dú)立的使用，它的主要功能是有限元分析、靜力學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析、震動(dòng)分析、熱力分析，最新的功能還可以進(jìn) 行疲勞分析、疲勞預(yù)側(cè)等。 自動(dòng)約束功能：在二維截面的繪制中，圖形自動(dòng)約束功能大大提高了設(shè)計(jì)效率。這樣的約束主要有以下幾種 :水平、豎直、平行、垂直、共線、同心、相切 (包括圓與圓、圓與圓弧、圓弧與圓弧、直線與圓、直線與圓弧的相切 )、對(duì)稱、等長(zhǎng)(等徑 )、角度、距離等等。 特征靈活性：因?yàn)樵诋?dāng)今的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，為了滿足客戶的要求，適應(yīng)市場(chǎng)的變化，更改設(shè)計(jì)是司空見(jiàn)慣的事。而如何縮短更改周期就成了需要研究的問(wèn)題。在 PRO/ENGIEER 中，增加了一種稱為意向參考 (Intent Manager)的新功能。使用這種功能，設(shè)計(jì) 者可以定義特征建立的方式，利用這種定義方式，你可以靈活的構(gòu)建特征，并且在特征發(fā)生更改時(shí)仍然保持你的設(shè)計(jì)意圖，從而把設(shè)計(jì)人員從煩瑣的設(shè)計(jì)更改中解放出來(lái)。 PRO/ENGIEER 具有的這些特點(diǎn)，使其非常適合于機(jī)械產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，并運(yùn)用其參數(shù)化功能方便地進(jìn)行系列化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣 賞 工作裝置的參數(shù)化建模 動(dòng)臂斗桿的結(jié)構(gòu)種類 通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外的幾十家公司的單斗反鏟液壓挖掘機(jī)工作裝置的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)其外形結(jié)構(gòu)都是基本一致的，其中動(dòng)臂主要分為單動(dòng)臂油缸支撐和雙動(dòng)臂油缸支撐兩種，單動(dòng)臂油缸的結(jié)構(gòu)主要用在小型挖掘機(jī)上，大 中噸位的挖掘機(jī)都采用雙動(dòng)臂油缸支撐支撐。 斗桿機(jī)構(gòu)大致可以分為三種外形結(jié)構(gòu)： 1． 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是斗桿油缸耳支座板，鏟斗油缸支座耳板分開(kāi)，是目前市場(chǎng)上最為常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)。 2． 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是斗桿油缸耳支座板和鏟斗油缸耳支座板連成一體，使用該結(jié)構(gòu)的挖掘機(jī)廠商主要有久保田，石川島，南特，普什重機(jī)等。 3． 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是斗桿的側(cè)板，斗桿油缸耳支座板和鏟斗油缸耳支座板整個(gè)都由一塊板組成，或者側(cè)板和其中的一塊耳支座板是一體的，采用該結(jié)構(gòu)的挖掘機(jī)廠商主要有利勃海爾， JCB 等。 正因?yàn)楣ぷ餮b置結(jié)構(gòu)上的相似性，為工作裝置的參數(shù)化設(shè)計(jì)提供了可能。一個(gè)成功 的參數(shù)化設(shè)計(jì)平臺(tái)，為結(jié)構(gòu)工程師節(jié)約了大量的時(shí)間和精力，提高了新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率，必將為企業(yè)帶來(lái)效益。 建模過(guò)程 對(duì)液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置的零件進(jìn)行三維實(shí)體造